JPH03213728A - 制御型回転差感応継手 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、四輪駆動車等の多輪駆動車の駆動力配分装置
や前後輪及び左右輪の差動制限装置等として用いられる
制御型回転差感応継手の改良に関する。

（従来の技術） 従来の制御型回転差感応継手としては、特開昭６３−１
０１５６７号の公報に記載されているような継手が知ら
れている。

この従来出典には、同軸上に相対回転可能に配置された
第１の回転軸及び第２の回転軸と、該第１、第２の回転
軸の相対回転速度差に応じて吐出される流体量をオリフ
ィスによる流出規制で流体圧に変換し、さらに、この流
体圧を両軸間の伝達トルクに変換する回転差感応継手と
、アクチュエータ駆動により軸方向にストロークするス
プールが示され、このアクチュエータにより駆動される
スプールとオリフィスとの相対位置関係でオリフィス開
口面積を変更するようにしている。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、このような従来の制御型回転差感応継手
によって、オリフィス開口面積をきめ細かく制御し、走
行状態や車両状態に応じて伝達トルク特性を最適に制御
する場合、単にアクチュエタをセットするだけではオリ
フィス開度を決めているスプール基準位置が各ユニット
毎にばらついてしまう。

即ち、本出願人が先に提案した特願平１−１５６３０７
号の明細書及び図面に記載したように、アクチュエータ
であるステッピングモータを単にセットしただけでは、
モータ減速ギアのバックラッシュやフォーク、スリーブ
、ブツシュロッドの加工精度や組付精度による遊びがユ
ニット毎にばらつきを持つ為、ステッピングモータに対
し同じ回転角駆動指令を出力しても、あるユニットでは
オリフィス開口１而積がＳ。であるが、他のユニットで
はオリフィス開口面積がＳ、　（≠ＳＯ）というように
、ユニット毎にオリフィス開口面積のばらつきが発生す
る。

その結果、オリフィス開口面積をきめ細かく制御するこ
とによる所期の走行状態や車両状態に応じた伝達トルク
特性の最適制御が行なわれないユニットが多数あられれ
、特に、伝達トルクの変化率が大きなオリフィス開口面
積の小面積領域では、目標トルクから大きく外れた伝達
トルクとなり、伝達トルク特性変更制御のメリットを生
かせなくなる。

そこで、部品加工管理精度や組付管理精度を高め、各ユ
ニットについてバックラッシュ量や遊び量を一定に保つ
案があるが、この場合には、加工管理及び組付管理に膨
大な工数を要し、ユニットコストか非常に高コストとな
ってしまう。

本発明は、上述のような問題に着目してなされたもので
、外部アクチュエータによりオリフィスの開口面積を変
更可能な制御型回転差感応継手において、部品の加工精
度や組付精度を上げることのない低コストのユニットと
しながら、個々のユニットの伝達トルク特性のばらつき
をなくすことを課題とする。

（課題を解決するための手段） 上記課題を解決するために本発明の制御型回転差感応継
手では、アクチュエータによる回転駆動トルクを伝達す
る軸部材のトルク検出値によりスプール基準位置を判断
するスプール基準位置判断手段を設けた。

即ち、同軸上に相対回転可能に配置された第１の回転軸
及び第２の回転軸と、前記第１．第２の回転軸の相対回
転速度差に応じて吐出される流量をオリフィスによる流
出規制で流体圧に変換し、さらに、この流体圧を両軸間
の伝達トルクに変換する回転差感応継手と、非回転部に
設けられたアクチュエータによりスプールをストローク
させることでオリフィス開口面積を変更するオリフィス
開口面積変更手段と、前記アクチュエータによる回転駆
動トルクを伝達する軸部材に設けられたトルク検出手段
と、前記トルク検出手段からのトルク検出値が所定値を
超えた時、スプールが基準位置であると判断するスプー
ル基準位置判断手段とを備えている事を特徴とする。

（作　用） 第１の回転軸と第２の回転軸とに相対回転速度差を生じ
た場合には、相対回転速度差に応じて吐出される流量が
オリフィスによる流出規制で流体圧に変換され、さらに
、この流体圧が両軸間の伝達トルクに変換される。

そして、この伝達トルク特性を変更する場合は、アクチ
ュエータに外部から所定の駆動指令を印加して駆動させ
ると、アクチュエータの動作がスプールのストローク動
作に変換され、流出規制効果を決めるオリフィス開口面
積がスプールとオリフィスとの相対位置関係で変更され
る。

この伝達トルク変更制御において、アクチュエータから
スプールまでの伝達部材に遊びを与え、イグニッション
ＯＮ時にアクチュエータを動かし、アクチュエータによ
る回転駆動トルクを伝達する軸部材に設けられたトルク
検出手段からのトルク検出値が所定値を超えた時、スプ
ール基準位置判断手段においてスプール基準位置である
と判断し、その時のアクチュエータ位置を設定する。

即ち、ギアのバックラッシュや伝達部材間の遊びが詰る
までは軸トルク検出値は非常に小さく、これらのバック
ラッシュや遊びが詰った直後から、スプリングや油圧に
より押されているスプールの動作開始抵抗で軸トルク検
出値が急上昇する特性を示すことから、バックラッシュ
や遊びが詰った時に生じるトルク値を所定値として設定
しておくと、トルク検出値が所定値を超えた時に設定さ
れたアクチュエータ基準位置はスプールがオリフィス開
口面積の変更動作を開始するスプール基準位置と一致す
ることになる。

そして、イニシャライズ処理により設定されている基準
位置をアクチュエータへ出力する制御指令の基準とし、
走行状態に応じた伝達トルクが得られるようにオリフィ
ス開口面積を変更制御する。

尚、イグニッションをＯＦＦにしたら、次のイグーッシ
ョンＯＮ時には、再度、上記イニシャライズ処理により
スプール基準位置の設定が行なわれることで、イグニッ
ションＯＦＦによるアクチュエータの位置変化影響が排
除される。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面により詳述する。

まず、構成を説明する。

第６図は実施例の制御型回転差感応継手Ａが適用された
後輪駆動車のパワートレーン及び差動制限制御系を示す
概略図で、制御型回転差感応継手Ａは、左右後輪ＲＷ、
ＲＷ間に設けられたりャディファレンシャル内蔵の差動
制限装置として適用されている。

第６図において、１８０は制御型回転差感応継手Ａの差
動制限トルク特性を変更するステッピングモータで、こ
のステッピングモータ１８０はコントローラ２００によ
り駆動制御される。

そして、このコントローラ２００には、車速センサ２０
１、右後輪回転センサ２０２、左後輪回転センサ２０３
、舵角センサ２０４、アクセル開度センサ２０５、ブレ
ーキスイッチ２０６、歪ゲジ２０７　（トルク検出手段
）等が接続され、これらのセンサ信号を入力情報とし、
左右後輪の回転速度差やアクセル開度等に応じて差動制
限トルク特性の変更制御を行なったり、ブレーキ作動時
に差動制限トルクの解除制御を行なうようにしている。

第１図は制御型回転差感応継手Ａが内蔵状態で組み込ま
れたりャディファレンシャル１を示す断面図で、差動装
置としては、ドライブピニオン３及びリングギヤ４を介
して駆動力が入力されるディファレンシャルケース１０
と、ピニオンシャフト１１を介して回転自在に支持され
たピニオン１２と、該ピニオン１２に噛合する一対のサ
イドギヤ１３，１４と、該サイドギヤ１３，１４に連結
される２つの左駆動軸１５及び右駆動軸１６とを備えて
いる。

そして、前記左右駆動軸１５．１６には、差動回転の発
生が無い時には等配分に駆動トルクが伝達され、差動回
転の発生時には制御型回転差感応継手Ａによる差動制限
トルク分だけ駆動トルクが高回転側から低回転側へ伝達
される。

以下、第１図〜第４図により制御型回転差感応継手Ａの
構成を説明する。

制御型回転差感応継手Ａのうち、回転差感応継手機能を
示す回転差感応継手２０は、左駆動軸１５（第１の回転
軸）と右駆動軸１６（第２の回転軸）とのうち一方の左
駆動軸１５にスプライン結合されたドライブハウジング
３０の内面に形成されたカム面３１と、他方の右駆動軸
１６にスプライン結合されたローター４０と、該ロータ
ー４０に設けられ、差動回転によりカム面３１に摺接し
ながら径方向に往復動する放射配置のドライビングピス
トン５０と、該ドライビングピストン５０の往復動に伴
なって体積変化するシリンダ室６０と、該シリンダ室６
０にバランス油路７１を介して連通されたスプール室７
０と、該スプール室７０の一端が開口されると共に、レ
ギュレータ油路８０を介してシリンダ室６０に連通され
たアキュムレータ室９０と、前記バランス油路７１のス
プール室７０に対する開口端に形成されたオリフィス１
００を備えている。

尚、３２はドライブハウジングカバー　４１はシリンダ
穴、４２はリリーフバルブ穴、５１はシールリンク、８
１はポールワンウェイバルブ、９１はアキュムレータピ
ストン、９２はスプリングリテーナ、９３はリターンス
プリングである。

前言２オリフイス１００のオリフィス開口面積変更手段
１１０は、スプール１２０．センタ穴１３０、クロス穴
１４０．ブツシュロッド１５０．クロスロット１６０．
スライド機構１７０及びステッピングモータ１８０を備
えている。

前記スプール１２０は、前記オリフィス１００を全開か
ら全開まで開口面積を変更可能なように、スプール室７
０に摺動可能に収納され、ローター４０の軸心位置に配
置されている。

そして、このスプール１２０は、第３図の断面図に示す
ように、アシストスプリング１２１によりオリフィス全
開方向（図中左方向）に付勢されている。

尚、このアシストスプリング１２１は、ローター４０に
ねじ７３で取り付けられたスプリングリテナ７４に一端
が固定されている。また、このスプリングリテーナ７４
には、アキュムレータ室９Ｏとスプール室７０とを連通
ずる連通穴７５が開穴されている。また、前記スプール
穴７０内には、スプール１２０が内圧により飛び出すの
を防止するスナップリング７６が設けられている。

前記センタ穴１３０は、スプール室７０に連通されて、
回動軸１５の軸心に形成されている。

前記クロス穴１４０は、センタ穴１３０の端部から左駆
動軸１５の径方向に貫通形成され、このクロス穴１４０
の幅は、前記スプール１２０の必要なストローク量と路
間−に設定されている。

前記ブツシュロッド１５０は、一端が前記スプール１２
０に連結されてセンタ穴１３０に軸心方向に摺動可能に
挿入されている。

前記クロス口・ンド１６０は、前記ブツシュロッド１５
０の他端に固着され、両端はクロス穴１４０から回転軸
１５の外部に僅かに突出されて設けられている。

前記スライド機構１７０は、前記クロスロッド１６０に
連結され、左駆動軸１５の外周に図中左右方向に摺動可
能に設けられたスリーブ１７１と、該スリーブ１７１に
ベアリング１７２を介在させて相対回転を許容するべく
設けられたベアリングアウターレース１７３とを有する
。

前記ステッピングモータ１８０は、ディファレンシャル
ハウジング５に取り付けられ、第３図に示すように、そ
のモータ軸に減速ギヤ機構１８２か取付けられる。そし
て、この減速ギヤ機構１８２の出力軸１８３にフォーク
シャフト１８１　（軸部材）が連結され、このフォーク
シャフト１８１に略Ｕ字形状のフォーク１８４が取付け
られ、このフォーク１８４は前記ベアリングアウターレ
ス１７３に当接して配置される。

また、前記フォークシャフト１８１には、シャフトの捩
り歪により抵抗値が変わることを利用し、伝達される回
転駆動トルクを検出する歪ゲージ２０７が設けられる。

次に、作用を説明する。

（差動制限作用） 悪路走行時や片輪スタック時等で左右駆動軸１５．１６
に連結される左右後輪日Ｗ、ＲＷに回転速度差が発生す
る時は、ドライブハウジング３０とローター４０とにも
相対回転が発生し、この相対回転によりカム面３１に摺
接するドライビングピストン５０は径方向に往復動し、
この往復動のうち回転軸中心に向かうことでシリンダー
室６０の容積を縮小する時には、スプール１２０による
流出規制で生じる流動抵抗でシリンダー室６０内の圧力
が高まり、この発生油圧とピストン５０の受圧面積とを
掛は合せた油圧力がドライビングピストン５０をカム面
３１に押し付ける力となり、この押し付は力が差動制限
トルクとして作用し、駆動トルクの配分において、等ト
ルク配分から高速回転側を小さくし低速回転側を大きく
するように差動が制限される。

（差動制限変更制御） そして、本実施例装置による差動制限トルク特性は、オ
リフィス１００の開口面積を変化させることにより任意
に変更することができる。

即ち、ステッピングモータ１８０によりフォーク１８４
を第１図矢印方向に回動させた場合には、ベアリングア
ウターレース１７３が第１図右方向に摺動し、それに伴
ない、スライド機構１７０が図中右方向に移動すると共
にクロスロッド１６０及びブツシュロッド１５０及びス
プール１２０が図中右方向にストロークして、オリフィ
ス１００の開口面積を減少させる。

このような状態から、ステッピングモータ１８０を逆に
駆動させると、フォーク１８４が矢印と反対方向に回動
し、それにより、スライド機構１７０に対するフォーク
１８４による位置規制が無くなり、アシストスプリング
１２１の付勢力により、ベアリングアウターレース１７
３とフォーク１８４との当接状態を維持するようにして
スプール１２０も図中左側にストロークし、オリフィス
１００の開口面積が広がる。

このようにオリフィス１００の開口面積を減少させると
、第７図に示すように、相対回転差に対して次第に高ゲ
インとなる差動制限トルク特性を示し、逆に、オリフィ
ス１００の開口面積を拡大させると、第７図に示すよう
に、相対回転差に対して次第に低ゲインとなる差動制限
トルク特性を示す。

そこで、例えば、旋回初期に低ゲインの差動制限トルク
特性とし旋回後期に高ゲインの差動制限トルク特性とし
て旋回性能を高めたり、また、悪路走行時やスタック時
に高ゲインの差動制限トルク特性として走破性を高めた
り等、差動制限トルクを様々な走行状態や車両状態に応
じて制御することで所望の最適走行性能を得ることがで
きる。

（スプール基準位置設定） スプール基準位置設定は、マイクロコンピュタを用いた
コントローラ２００でのイニシャライズ処理によりイグ
ニッションがＯＮされた直後に行なわれる。

第５図はコントローラ２００により行なわれるスプール
基準位置設定処理作動の流れを示すフロチャートで、イ
グニッションがＯＮとされると（ステップａ）、スプー
ル１２０を押す方向にステッピングモータ１８０をある
決められた角度だけ回転させる（ステップｂ）。

そして、歪ゲージ２０７の出力値Ｔをコントロラ２００
に読み込み（ステップｃ）、その値Ｔと設定値Ｔ。とが
比較され（ステップｄ）、出力値Ｔが設定値Ｔ。以下の
場合には、フォーク１８４がスリーブ１７１．クロスロ
ッド１６０．及びブツシュロッド１５０を介してスプー
ル１２０を押していない状態である。（尚、スプール１
２０はアキュムレータ室９０の油圧で押され、スナップ
リング７６に当たって止まっていて、ステッピングモー
タ１８０からスプール１２０に至る伝達機構に遊びを持
たせている。）この場合には、再度ステップｂへ戻り、
ステッピングモータ１８０の回転を進める。

そして、伝達機構の遊びが詰ると、歪ゲージ２０７から
の出力値Ｔが設定値Ｔ。を超え、ステップｄからステッ
プｆへと進み、ステップｆでは歪ゲジ２０７からの出力
値Ｔが設定値Ｔ１を小さいかどうかが判断される。これ
は、伝達機構の遊びを詰めた以上にスプール１２０を押
し込んでいないかどうかをチエツクするためである。

そして、ステップｆでＮＯであるならば、ステップ９へ
進み、ステッピングモータ１８０をスプール１２０の戻
し方向に少し動かし、再度、ステップＣ−ステップｄ−
ステップｆの流れを繰り返し、ステップｆでＹＥＳと判
断されれば、ステップｈへ進み、その時のステッピング
モータ１８０の位置を基準位置としてコントローラ２０
０のランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）に記′ｌ設定さ
せる。

以上により、スプール１２０の基準位置出しが完了し、
その後、ステッピングモータ１８０によりオリフィス開
口面積の変更制御はこの基準位置に基づいて行なわれる
。

即ち、減速ギア機構１８２のバックラッシュや伝達機構
の遊びか詰った時に生じるトルク値を設定値（Ｔｏから
Ｔ、までの値）として設定しておくと、トルク検出値で
ある歪ゲージ２０７からの出力値Ｔがこの設定値の範囲
内である時に設定されたステッピングモータ１８０の基
準位置はスプル１２０かオリフィス開口面積の変更動作
を開始するスプール基準位置と一致することになる。

以上説明してきたように、実施例の制御型回転差感応型
継手Ａにあっては、下記に述べる特徴を有する。

■　歪ゲージ２０７からの出力値Ｔによりイニシャライ
ズ処理でスプール基準位置を設定し、この設定した基準
位置をステッピングモータ１８０へ出力する制御指令の
基準とする構成とした為、減速ギア機構１８２のバック
ラッシュや遊び量の各ユニット毎のばらつき影響が解消
され、各部品の加工精度や組付精度を高めることなく、
ユニット毎の伝達トルク特性のばらつきが抑えられる。

この結果、各部品の加工精度や組付精度を高めることの
ない低コストのユニットとしながら、オリフィス開口面
積をきめ細かく制御することによる所期の走行状態や車
両状態に応じた伝達トルク特性の最適制御を全てのユニ
ットで同様に行なうことができる。

■　イグニッションをＯＦＦにしたら次のイグニッショ
ンＯＮ時には、再度、上２イニシャライズ処理によりス
プール基準位置の設定が行なわれる為、イグニッション
ＯＦＦによりステッピングモータ１８０の位置が変化し
ても、その変化影響を排除すことができる。

■　トルク検出値である歪ゲージ２０７からの出力値Ｔ
がこの設定値の範囲内であることで基準位置出しを行な
うようにしたことで、例えば、アキュムレータ室９０の
油圧が抜けてしまった場合には、スプール１２０をスプ
リングリテーナ７４に当接するまで動かさないと基準位
置出しが出来ない為、ステッピングモータ１８０の最大
回転角域が基準位置であると設定される時には警報を出
したり、モータ回転角を零位置に固定する等の所定のフ
ェールセーフ動作を行なわせることで、カム面３１やド
ライビングピストン５０等の損傷を未然に防止すること
ができる。

以上、本発明の実施例を図面により詳述してきたか、具
体的な構成はこの実施例に限られるものではなく、本発
明の要旨を逸脱しない範囲における設計変更等があって
も本発明に含まれる。

例えば、実施例では、本発明の制御型回転差感応継手を
左右輪の差動制限装置に適用した例を示したが、四輪駆
動車の駆動力配分装置や左右輪及び前後輪の差動装置や
前後輪の差動制限装置として用いてもよい。

また、実施例では、アクチュエータとしてステッピング
モータを用いる例を示したが、ＤＣモタ等の他のアクチ
ュエータであっても良い。

また、オリフィス１００は、丸や長方形や楕円や三角等
、どのような形状に形成してもよい。

（発明の効果） 以上説明してきたように、本発明の制御型回転差感応継
手にあっては、外部アクチュエータによりオリフィスの
開口面積を変更可能な制御型回転差感応継手において、
アクチュエータによる回転駆動トルクを伝達する軸部材
のトルク検出値によりスプール基準位置を判断するスプ
ール基準位置判断手段を設けた為、部品の加工精度や組
付精度を上げることのない低コストのユニットとしなが
ら、個々のユニットの伝達トルク特性のばらつきをなく
すことが出来るという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明実施例の制御型回転差感応継手を適用し
たりャディファレンシャルを示す縦断平面図、第２図は
第１図Ｉ−Ｉ線による回転差感応継手の縦断正面図、第
３図は実施例継手のスプル部を示す拡大断面図、第４図
は実施例継手のステッピングモータ及びフォーク部を示
す断面図、第５図はイグニッションＯＮ直後に行なわれ
るスプール基準位置設定のイニシャライズ処理作動の流
れを示すフローチャート、第６図は実施例継手を適用し
たエンジン駆動系及び制御系を示す概略図、第７図は実
施例継手による差動制限トルク特性図である。 Ａ−・・制御型回転差感応継手 １５・・・左駆動軸（第１の回転軸） １６・・・右駆動軸（第２の回転軸） ２０・・・回転差感応継手 ７０・・・スプール室 １００・・−オリフィス １１０・・−オリフィス開口面積変更手段１２０・・・
スプール １８０・・・ステッピングモータ ２００・・・コントローラ （スプール基準位置判断手段を含む） ２０７・・・歪ゲージ （トルク検出手段）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）同軸上に相対回転可能に配置された第１の回転軸及
   び第２の回転軸と、 前記第１，第２の回転軸の相対回転速度差に応じて吐出
   される流量をオリフィスによる流出規制で流体圧に変換
   し、さらに、この流体圧を両軸間の伝達トルクに変換す
   る回転差感応継手と、非回転部に設けられたアクチュエ
   ータによりスプールをストロークさせることでオリフィ
   ス開口面積を変更するオリフィス開口面積変更手段と、
   前記アクチュエータによる回転駆動トルクを伝達する軸
   部材に設けられたトルク検出手段と、前記トルク検出手
   段からのトルク検出値が所定値を超えた時、スプールが
   基準位置であると判断するスプール基準位置判断手段と
   、 を備えている事を特徴とする制御型回転差感応継手。